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Diretrizes e Critérios de Planejamento para Expansão da Oferta em Centros Urbanos com Alta Densidade de Carga e Restrições Urbanísticas
Daniel Perez Duarte
00:00AES Brasil Outros
INVESTIMENTOS 1998-2010:
R$ 6,9 bilhões
PARTICIPAÇÃO DE MERCADO
Distribuidoras(Energia distribuída)
Geradoras(Capacidade instalada)
13%
87%
97,7%
2,3%
Distribuição
Geração
Comercialização
Telecomunicação
7 MILHÕES DE CLIENTES7,6 MIL COLABORADORES
AES NO BRASIL
00:00
Apresentação
• Empresa de base tecnológica - consultoria e prestação de serviços de P&D;
• Spin-off Enerq/USP;
• Principais Linhas de Pesquisa em Distribuição de Energia:• Regulação e Comercialização de Energia• Redes Inteligentes;• Planejamento, Qualidade, Operação;• Redes Subterrâneas;
• Clientes: AES Eletropaulo, Celesc, Light, Cemig, EDP, Rede Energia, ARSESP, Duke Energy, entre outros;
• Parceiros: Enerq/USP, FIPE, etc.
00:00
Estrutura
• Motivação
• Objetivos
• Novas Alternativas de Planejamento
• Metodologia Proposta
• Estudo de Caso
• Considerações Finais
00:00
Motivação
• Aumento da densidade de carga nos grandes centros urbanos
• Necessidade de atendimento de grandes clientes
• Restrições de ocupação do solo
• Resistência da sociedade a empreendimentos de energia elétrica
• Soluções convencionais extremamente robustas
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Objetivo
Estabelecimento de diretrizes básicas de planejamento da
expansão da oferta de energia elétrica a centros urbanos com
alta densidade de carga, que apresentem restrições na
instalação de novas linhas e de subestações de energia, por
razões ambientais, de indisponibilidade de terrenos e demais
questões impostas pela dinâmica urbana.
00:00
Novas Alternativas
Padrões de Subestação com Potências Menores e Integradas pela Rede de Distribuição
•Solução:
Compartilhamento de reserva de capacidade
Automação de rede MT
•Benefícios:
Redução de investimentos
Melhor remuneração dos ativos (aumento do IAS)
•Análise de Aplicabilidade:
Topologia da rede
00:00
Novas Alternativas
Padrões de Subestação com Maior Compartilhamento entre os Transformadores
•Solução:
• Padrões de subestações, com maior número de unidades transformadoras de menor potência nominal e barramentos blindados de maior capacidade
•Benefícios:
• Menor custo por “MVA firme”
• Melhor remuneração dos ativos (aumento do IAS)
•Análise de Aplicabilidade:
• Dimensão requerida
• Custos envolvidos
00:00
Novas Alternativas
Conversão de Tensão de Distribuição de 13,8 kV para 34,5 kV
•Solução:
• Tensão de 34,5 kV para o aumento da capacidade de distribuição em média tensão e atendimento de grandes clientes.
•Benefícios:
• Aumento de capacidade
• Mesmo nível de impacto ambiental
•Análise de Aplicabilidade:
• Flexibilidade operativa (disponibilidade de socorro)
• Custos associados (criação de novas fontes)
00:00
Novas Alternativas
Padrões de Rede 13,8 kV com Maior Capacidade de Condução
•Solução:
• Padrões de alimentadores de alta capacidade, considerando a adoção de circuitos duplos em uma mesmo posteação
•Benefícios:
• Aumento de capacidade
•Análise de Aplicabilidade:
• Custos envolvidos
• Padrões de postes mais robustos
• Alternativas de contingências
00:00
Metodologia Proposta
Fundamentação Metodológica:
Proposição, análise e seleção de alternativas de obras e intervenções na rede
para adequar a oferta de energia à projeção de carga, atendendo a critérios
técnicos, econômicos e regulatórios, considerando incertezas provocadas por
externalidades
A metodologia proposta de planejamento para definição das diretrizes pode ser descrita por meio dos seguintes blocos de procedimentos:
Bloco I Geração de cenários
Bloco II Definição de diretrizes
Bloco III Representação das Cargas
Bloco IV Representação da Rede
Bloco V Proposição de alternativas de obras e intervenções
00:00
Metodologia Proposta
BLOCO I
CENÁRIO 1
CENÁRIO 2
CENÁRIO 3
BLOCO II
CONJ. 1
CONJ. 2
BLOCO III
BLOCO IV
CO
MB
INA
ÇÃ
O D
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CE
NÁ
RIO
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JUN
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IZE
S
SIST. 1 SIST. 2 SIST. 3 SIST. 4 SIST. 5 SIST. 6
BLOCOS V e VI
MELHOR CONJUNTO DE DIRETRIZES!!!
00:00
Metodologia Proposta
Bloco I – Definição de Cenários
Refletem as externalidades,
entendidas como fatores
que podem influir na
expansão da rede e estão
fora do controle da
empresa
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Metodologia Proposta
Bloco II – Definição das Diretrizes de Planejamento
Orientações adotadas que devem ser seguidas no desenvolvimento da rede,
visando um sistema alvo ao final do período do estudo.
As diretrizes em geral se baseiam em preceitos fundamentados em
resultados de estudos específicos auxiliares ou em linhas estratégicas da
Empresa.
Exemplos:
Horizonte: 10 anos
Manutenção de 3 tensões de Distribuição Primária : 13, 8kV; 20 kV e 34,5 kV
Rede Primária 13,8 kV em áreas de baixa densidade e predominantemente aérea;
Rede Primária 34,5 kV em áreas de alta densidade, predominantemente subterrânea
com presença relevante aérea;
00:00
Metodologia Proposta
Bloco III – Representação da Carga
Camada D(i) - valor das cargas atendidas pelos diferentes níveis de tensão
Camada Tc(i) - Crescimento vertical e horizontal das cargas
Camada Ur(i) – Restrições Urbanas
Camada D(i)
Camada Tc(i)
Camada Ur(i)
Parque Municipal
Área com incentivo à rede subterrânea
Área com carga em 13,8 kV
Área com carga em 34,5 kV
Área com taxa de crescimento de carga de 3%a.a.
Área com taxa de crescimento de carga de 5%a.a.
00:00
Metodologia Proposta
Bloco IV – Representação da Rede
Representação de todos os segmentos da distribuição na mesma plataforma:
Subestações Terminais de Suprimento
Linhas de Subtransmissão, em 138 kV e 88 kV (SDAT)
Subestações de Distribuição (SED)
Rede Primária em 34,5 kV, 20 kV, 13,8 kV e 3,8 kV (SDMT) e secundária associada (SDBT)
00:00
Metodologia Proposta
Bloco V – Proposição de Alternativas de Obras e Intervenções
Fundamentalmente, a proposição das alternativas de expansão é motivada pela
transgressão de algum critério de planejamento em condição normal ou de
contingência simples, a qual é entendida como sendo aquela onde há um
transformador de subestação ou trecho de linha (de subtransmissão ou
distribuição) fora de serviço.
Carregamento que fixa limites da capacidade de transporte de linhas e de transformadores;
Tensão que estabelece a faixa de tensão que as barras devem operar;
Continuidade que determina o período de tempo tolerável de interrupção do fornecimento de um determinado montante de carga
00:00
Metodologia Proposta
Bloco VI – Análise e Seleção das alternativas propostas
Atendidos os critérios de planejamento, que tratam de carregamento, da tensão
e de continuidade, as alternativas de expansão serão avaliadas conforme os
correspondentes méritos econômico-financeiros.
Avaliação realizada através de:
Investimento em obras;
Energia não distribuída;
Perdas;
Operação e manutenção;
Remuneração regulatória
00:00
Estudo de Caso
Cenários de Crescimento de Carga em Função da Região
Bloco I – Definição de Cenários
REGIÃO III
REGIÃO II
REGIÃO I
Cenário I
REGIÃO III
REGIÃO II
REGIÃO I
Cenário II
REGIÃO III
REGIÃO II
REGIÃO I
Cenário III
Maior probabilidade de
ocorrência? Cenário III
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Estudo de Caso
Horizonte: 10 anos
Estabelecimento de 3 (três) tensões de Distribuição Primária: 13,8 kV, 20 kV e 34,5 kV;
Rede Primária 34,5 kV em áreas de alta densidade de carga;
- Rede Primária 20 kV nas áreas de alta densidade, subterrâneas, atuais e suas expansões
verticais;
Tensão de 34,5 kV utilizada para atendimento de cargas elevadas onde houver
disponibilidade de fonte neste nível de tensão;
Oferta de mais uma fonte em 34,5 kV para atendimento à contingência da ETD Bandeirante;
Aumento da capacidade firme das linhas de 34,5 kV provenientes da SE Bandeirantes.
Bloco II – Definição das Diretrizes de Planejamento
00:00
Estudo de Caso
Blocos III e IV – Definição das Diretrizes de Planejamento
Rede e carga modeladas e
representadas em
ferramenta de simulações e
cálculos de redes do SDAT,
SED, SDMT e SDBT
00:00
Estudo de Caso
Blocos V e VI – Proposição, Análise e Seleção das Alternativas
Fortalecimento do sistema de distribuição em 34,5 kV com a implementação
de nova fonte na região.
A área em estudo é atendida por ESD’s cuja relação de transformação é de 34,5/13,8 kV
sendo as linhas de distribuição em 34,5 kV que alimentam estas ESD’s são provenientes
da Subestação Bandeirantes.
Na configuração atual, para cada ESD é destinado um par de linhas de alimentação em
34,5 kV operando em regime de carregamento N-1, ou seja, cada par tem capacidade
firme equivalente à capacidade nominal de uma única linha.
Aliado a esta condição operativa, soma-se o fato de que todas as referidas linhas de
34,5 kV são oriundas de uma única fonte, não havendo alternativa de socorro das ESD’s
em caso de indisponibilidade da Subestação Bandeirantes.
00:00
Estudo de Caso
Blocos V e VI – Proposição, Análise e Seleção das Alternativas
Solução proposta:
Implementação de uma Estação de Chaveamento (ETC) próximo às ESD’s que atendem a
área em estudo;
Implementação de fonte de 34,5 kV em uma ETD existente, de 3 selecionadas, através
da instalação de um transformador de potência de 40 MVA, 88/34,5 kV;
Construção de um ramal de 34,5 kV entre a referida ETD e a nova ETC com cabo
3x1x240 mm², Cu, EPR, 20/35 kV.
Construção de um ramal de 34,5 kV entre cada ESD e a nova ETC com cabo 3x1x240
mm², Cu, EPR, 20/35 kV (25 MVA em condição normal e 30 MVA em contingência), com a
inclusão de dois disjuntores de média tensão em cada ESD;
00:00
Estudo de Caso
Blocos V e VI – Proposição, Análise e Seleção das Alternativas
DISJUNTOR ABERTO
DISJUNTOR FECHADO
BA
N-0
5
ESD CLI
ESD AME
ESD FRA
BA
N-0
6
BA
N-0
7
BA
N-0
8
BA
N-1
5
BA
N-1
6
34,5 kVETC
ESTAÇÃONOVA
NOVA FONTE34,5 kV
DISJUNTOR ABERTO
DISJUNTOR FECHADO
BA
N-0
5
ESD CLI
ESD AME
ESD FRA
BA
N-0
6
BA
N-0
7
BA
N-0
8
BA
N-1
5
BA
N-1
6
34,5 kVETC
ESTAÇÃONOVA
NOVA FONTE34,5 kVCondição Normal Contingência
00:00
Estudo de Caso
Blocos V e VI – Proposição, Análise e Seleção das Alternativas
Custos Estimados
Ativo Quantidade Custo Unitário
(R$) Custo Total
(R$)
Disjuntor 34,5 kV
08 40.000,00 R$ 320.000,00
Disjuntor 88 kV 01 170.000,00 R$ 170.000,00
Transformador 32/40 MVA
01 1.500.000,00 R$ 1.500.000,00
Linha de 34,5 kV subterrânea
4 km 6.000.000,00/km R$ 24.000.000,00
Custos Adicionais
- - R$ 500.000
TOTAL R$ 26.490.000,00
Capacidade Firme
adicionada ao sistema:
75 MVA
Custo Marginal:
R$350/kVA
00:00
Estudo de Caso
Blocos V e VI – Proposição, Análise e Seleção das Alternativas
Os custos relativos às linhas de 34,5 kV consideram a instalação
subterrânea da totalidade dos circuitos. A substituição de parte dos
circuitos subterrâneos por alimentadores aéreos resultaria em
redução significativa dos custos
00:00
Considerações Finais
• Proposta de soluções de aumento da oferta a grandes centros, com alta densidade de carga e restrições urbanísticas a novas obras de infraestrutura, sem perda de qualidade de serviço em termos de confiabilidade;
• Compartilhamento de capacidades firmes entre instalações vem se apresentando como forte tendência no planejamento de sistemas de distribuição
00:00
Considerações Finais
• Concepção de metodologia de planejamento com base na definição de diretrizes e critérios pré-definido para garantir a correta aplicação das soluções e garantia de seu bom desempenho a médio e longo prazo;
• A aplicação em um caso real apresentou desempenho satisfatório na medida em que permitiu uma análise sistêmica da região em estudo indicando na proposição de soluções que apresentam menores custos oferecendo acréscimo de capacidade firme ao sistema
00:00
Considerações Finais
OBRIGADO!
daniel.duarte@sinapsisenergia.com
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